[发明专利]一种城区正射影像镶嵌处理方法及系统

说明书

本发明公开了一种城区正射影像镶嵌处理方法及系统，首先基于Voronoi图生成初始镶嵌网络，确定每幅影像在镶嵌结果上的贡献范围。然后基于DSM数据对镶嵌网络顶点进行调整，避免拼接漏洞的产生，同时使节点避开建筑与树木等存在投影差的障碍区域。初始镶嵌网络构建调整后，再对每段镶嵌线进行走向优化。首先对搜索范围内的DSM数据进行处理以构建搜索代价影像，然后使用改进的JPS算法搜索并评估关键的跳跃节点，提高搜索效率，并提取出一条避开障碍区域的最优镶嵌线。根据优化后的镶嵌线进行影像拼接，形成最终高质量的无缝镶嵌影像。

技术领域

本发明属于摄影测量领域技术领域，涉及一种城区正射影像镶嵌处理方法及 系统，具体涉及一种高性能、自动化的城区正射影像镶嵌处理方法及系统。

背景技术

数字正射影像是利用数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)经逐像 元几何纠正制作而成，而DEM没有顾及地面上目标的高度情况，所以正射纠正 后的影像上地表实体的顶部没有纠正到应有的平面位置(与底部重合)，所以在 建筑、树木等高出地表区域的地方仍存在投影差，如果生成的镶嵌线穿越了影像 上这些区域，那么镶嵌影像上会存在明显的影像几何错位，破坏地物的完整性。 相比于常规正射影像，城区影像镶嵌的难度更大，由于建筑复杂，车辆、树木等 地物繁多，地物遮挡严重，更是需要使镶嵌线避开相邻影像在重叠区域的差异部 分，才能使得镶嵌后色彩过波平滑且没有几何错位，保证DOM产品生产质量。 目前在实际DOM生产应用中仍需进行人工干预才能避免镶嵌线穿越建筑物等明 显地物目标，生产效率较低，已经不适应DOM自动化生产的需求。因此，如何 避免镶嵌线穿过建筑、树木等障碍区域并获得高质量的无缝镶嵌影像已经成为计 算机视觉、摄影测量与遥感领域研究热点之一。

传统多幅影像镶嵌方法采用两两镶嵌模式，处理测区范围内多幅DOM影像 时，先将前两幅进行拼接，将拼接结果作为一幅整体影像与待镶嵌影像中的下一 幅影像进行镶嵌，单航带内影像全部拼接完成后再进行航带间影像的两两拼接， 依此类推，直到所有影像都完成镶嵌。可以看出，这种处理模式严重依赖镶嵌过 程，处理效率低，无法满足大范围、海量影像的镶嵌处理。

镶嵌线的自动提取可分为两步：(1)构建搜索代价影像；(2)在代价影像上 搜索最优镶嵌线。已有算法大多基于影像重叠区域灰度差异信息构建搜索代价影 像，但此类信息只近似体现了建筑物等障碍区边缘，且并不连续，导致接缝线穿 越障碍的情况不可避免；此外，由于航空遥感影像的像素分辨率普遍较高，现有 的一些镶嵌线搜索方法所采取逐像素路径搜索策略，处理过程中需评估的像素节 点数量过于庞大，搜索效率较低，需要进一步改善。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高性能、自动化的城区正射影像 镶嵌处理方法及系统。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种城区正射影像镶嵌处理方法，其特 征在于，包括以下步骤：

步骤1：针对待处理原始正射影像数据，依次读入待处理影像，追踪提取每 幅影像有效范围多边形，并对多边形进行化简抽稀；

步骤2：基于影像有效范围多边形中心点集生成Voronoi图作为初始镶嵌网 络，初始镶嵌网络中每个Voronoi多边形对步骤1中的每幅待处理影像进行划分， 从而确定单幅影像在最终镶嵌结果影像上的有效区域；

步骤3：将DOM影像范围内对应的DSM灰度图进行阈值分割，将其分为 地面区域以及障碍区域，所述障碍区域为存在投影差的区域，包括建筑区域、树 木区域、车辆区域；然后进行数学形态学处理使得障碍区域边缘向外扩展；

步骤4：对步骤2中的初始镶嵌网络顶点的位置进行调整，获得调整后的镶 嵌网络；

结合进行数学形态学处理的DSM灰度图将初始镶嵌网络顶点位置调整至最 近的地面区域，同时保证位于对应三幅影像有效重叠区域内，从而获得无拼接漏 洞的镶嵌影像；